[투데이에너지 장성혁 기자] 휘어지는 것에 나아가 원하는 디자인까지 만들 수 있는 리튬이온전지가 개발돼 화제다.
미래창조과학부는 국내 연구진이 전자기기 형태에 관계없이 원하는 모양으로 얇게 입힐 수 있는 리튬이온전지를 개발했다고 11일 밝혔다.
이상영 UNIST 교수와 김세희, 최근호 연구원(이상 UNIST 박사과정)이 주도해 개발한 이같은 신개념 리튬이온전지 연구결과는 나노과학분야의 권위있는 학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 8월12일자에 게재된다.
최근 입는 컴퓨터, 휘어지는 디스플레이, 두루마리 전자종이 등 미래 웨어러블 기기 및 사물인터넷 등을 작동시키는 전원으로 휘어지는 플렉서블(Flexible) 전지가 크게 주목받고 있다. 얇고 휘어지는 리튬전지에 대한 연구가 계속되면서 일정부분 성과가 제시됐으나 이번 연구결과와 같이 어떤 기기와 접목해도 원하는 디자인 구현이 가능한 제조방법은 처음이다.
연구를 이끈 이상영 UNIST 교수는 “착용형 기기와 사물인터넷 시대를 여는 가장 큰 걸림돌 중 하나가 전원의 공간 문제”라며 “이번 연구로 해결방법을 찾은 만큼 차세대 전자기기들을 다양한 디자인으로 구현하는데 있어 중요한 계기가 될 것”이라고 말했다.
현재 상업화된 리튬이온전지는 쉬트(Sheet) 형태의 양극, 음극 및 분리막을 서로 포개어 모은 후 정해진 규격의 포장재 케이스에 넣어 액체전해질을 주입해 제조된다. 이러한 기존 전지 구조로는 다양한 디자인을 요구하는 차세대 기기의 전원으로 사용하기에 한계가 있다.
이번에 개발된 제조방법은 원하는 사물위에 간단한 프린팅공정을 이용해 전지를 직접 제조하게 된다. 한마디로 ‘기기일체형 형상 순응 전지’를 구현하게 된 것으로 마치 포장재 표면에 원하는 모양을 프린팅하듯 다양한 사물에 적용할 수 있다. 사물과 전지가 형태적으로 일체화된 제품 구현이 가능한 셈이다.
제조뿐만이 아니다. 특성도 우수하다. 먼저 액체 전해질을 이용하는 기존 리튬이온전지에서 필수적으로 요구된 분리막을 없앨 수 있다. 전해질을 액체가 아닌 고체형태로 사용하기 때문에 기존 전지보다 안전성이 뛰어나다. 이같은 공정으로 전지 제조 단가를 크게 낮출 수 있다. 또한 지름 5mm 막대에 반복적으로 감았을 경우 전지 폭발 없이 성능이 그대로 유지되는 우수한 플렉서블 특성을 확보했다.
미래부는 “간단한 프린팅 및 광가교 공정을 사용해 제조경쟁력과 플렉서블 특성이 우수하다”라며 “기존 적용이 어려운 다양한 기기 전원으로 사용할 수 있다는 점이 가장 큰 특징”이라고 개발 의미를 전했다.